一、概述
采用變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水已經(jīng)算不上是新穎的應(yīng)用，在自動(dòng)控制領(lǐng)域這也算不上新課題，但是大多數(shù)恒壓供水都是采用PLC 邏輯編程，使用變頻器控制電機(jī)變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水。本文詳細(xì)介紹PowerFlex 400交流變頻器在無(wú)需PLC控制器的情況下，完美的實(shí)現(xiàn)恒壓供水的應(yīng)用，將恒壓供水這種典型的應(yīng)用低成本化、高效益化。
二、解決方案說(shuō)明：
在制定方案的選擇上，本著節(jié)約能源、控制簡(jiǎn)單、應(yīng)用方便的原則。該方案以恒壓變頻供水為控制核心，利用變頻器的變頻控制實(shí)現(xiàn)高性能的恒壓變頻控制系統(tǒng)。
主要優(yōu)點(diǎn)：
1. 無(wú)需PLC 控制器，變頻器獨(dú)立完成變頻、工頻之間的接觸器切換;
2. 采用AB變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速和PID整定調(diào)節(jié);
3. 電機(jī)的變頻控制與工頻控制之間可以周期性自動(dòng)切換;
4. 對(duì)于電機(jī)設(shè)備可能出現(xiàn)的異?；蚴枪收?，本系統(tǒng)提供較好的備用處理方式：
?、僮冾l器故障時(shí)，可以切換到工頻直接啟動(dòng)電機(jī);
?、陔姍C(jī)故障時(shí)，可以切換到備用電機(jī)(3#電機(jī)為備用電機(jī))，繼續(xù)正常工作。
三、解決方案核心設(shè)備清單：
(見(jiàn)表1)
四、解決方案原理圖：
圖1 系統(tǒng)原理圖
五、變頻器介紹:
羅克韋爾自動(dòng)化旗下艾倫-布拉德利PowerFlex400變頻器擁有眾多內(nèi)置特性支持變頻器與樓宇控制系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接，大大方便了風(fēng)機(jī)和泵類在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。本系統(tǒng)中主要應(yīng)用PowerFlex 400變頻器的以下功能特點(diǎn)：
5.1 PowerFlex 400變頻器自帶兩路模擬量輸入，兩路模擬量輸出;
圖2 模擬量電壓/電流信號(hào)選擇
如圖2，兩路模擬量輸入信號(hào)，兩路模擬量輸出信號(hào)。模擬量輸入信號(hào)一路作為反饋信號(hào)，另一路可以作為給定信號(hào)(即可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)值)。
5.2 7個(gè)數(shù)字量輸入(其中3個(gè)半可編程和4個(gè)完全可編程)，1個(gè)光電輸出和2 組繼電器輸出。
5.3、配置輔助繼電器卡后，將擴(kuò)展為8 組繼電器輸出(用于輔助電機(jī)啟動(dòng)控制)。
圖3 擴(kuò)展繼電器卡的安裝位置
5.4 集成的PID控制器可自動(dòng)調(diào)整輸出頻率，調(diào)節(jié)過(guò)程變量;
圖4 內(nèi)置PID 控制環(huán)原理圖
5.5 PID控制器快速響應(yīng);
圖5 Good Response – Critically Damped
5.6、自帶LCD屏顯示及編程按鈕;
自帶的編程面板，屬于變頻器集成的面板，操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。
圖6 PowerFlex400 集成面板
六、解決方案功能介紹：
如圖7，變頻器所控制的2臺(tái)電機(jī)，在工頻與變頻器之間可以自動(dòng)切換。
圖7 自動(dòng)切換原理圖
6.1 變頻器控制電機(jī)運(yùn)行，在1#電機(jī)速度達(dá)到50Hz(可設(shè)定)時(shí)，如果反饋壓力值小于設(shè)定值(可設(shè)定)，將啟動(dòng)2#電機(jī)工頻運(yùn)行，繼續(xù)比較反饋值與基準(zhǔn)值;如果反饋壓力值大于設(shè)定值(可設(shè)定)，變頻器控制1#電機(jī)減速，速度達(dá)到25Hz時(shí)(可設(shè)定)，2#電機(jī)會(huì)被停掉，變頻器控制1#電機(jī)繼續(xù)維持運(yùn)行。
圖8 實(shí)際切換時(shí)變頻器的輸出曲線
圖8為運(yùn)行時(shí)監(jiān)視到的變頻器的輸出曲線。這樣的調(diào)節(jié)控制會(huì)一直反復(fù)的進(jìn)行下去。
如果反饋壓力值等于設(shè)定值(可設(shè)定)，系統(tǒng)將保持自己的當(dāng)前狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，此種狀態(tài)實(shí)際上是一種理想狀態(tài)，實(shí)際應(yīng)用中不太可能長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)這種狀態(tài)。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以模擬實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)，系統(tǒng)確實(shí)維持當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生變化。
6.2 現(xiàn)場(chǎng)壓力傳感器測(cè)試的數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后，傳輸給變頻器，變頻器按照既定的邏輯決定是加速、減速或者保持某速度值運(yùn)行?？紤]到實(shí)際情況基準(zhǔn)值的設(shè)定可能會(huì)根據(jù)不同情況作不同的設(shè)置，所以PID調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)值是可以自定義的，如：高峰時(shí)段、正常時(shí)段、低峰時(shí)段可分別設(shè)置不同的基準(zhǔn)值;
6.3 若變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可以切換到工頻控制;
6.4 若實(shí)際供水情況長(zhǎng)期處于低峰時(shí)期，則由變頻器控制的電機(jī)會(huì)長(zhǎng)期運(yùn)行，而其他電機(jī)則長(zhǎng)期不運(yùn)行。為了平均電機(jī)的使用率，可以定義一段時(shí)間后，由變頻器控制的電機(jī)與工頻控制的電機(jī)自動(dòng)重復(fù)切換，輪番使用。
這樣就實(shí)現(xiàn)了平均利用率，以保證設(shè)備的使用壽命，避免出現(xiàn)某臺(tái)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不用，造成資源的浪費(fèi)或是損壞。
七、解決方案拓展討論：
7.1 本方案只以2臺(tái)電機(jī)變頻、工頻自動(dòng)切換為主，介紹PowerFlex 400在恒壓供水應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，在配置了輔助繼電器卡后，最多可以實(shí)現(xiàn)4臺(tái)電機(jī)的切換控制;
7.2 本方案中變頻器在啟動(dòng)2#工頻電機(jī)時(shí)，對(duì)管道壓力會(huì)有一個(gè)波動(dòng)產(chǎn)生，對(duì)此可以通過(guò)變頻器內(nèi)部的基準(zhǔn)值補(bǔ)償?shù)姆椒?，控制這種波動(dòng)的影響到最低;
7.3 單獨(dú)變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水的控制方案有別于其他方案，無(wú)須邏輯編程。在方案實(shí)施過(guò)程中，一定要注意各個(gè)接觸器之間的連鎖控制，否則可能會(huì)造成設(shè)備的損壞。
八、結(jié)束語(yǔ)
變頻器PowerFlex 400實(shí)現(xiàn)的恒壓供水控制系統(tǒng)有著低成本、高效益、簡(jiǎn)單易用的優(yōu)勢(shì)，無(wú)需復(fù)雜的邏輯編程。
本文介紹的PowerFlex 400變頻器的這一典型應(yīng)用更突出了它的水泵應(yīng)用的靈活性、優(yōu)越性。這一特性為它在同行業(yè)的應(yīng)用提供了可靠地實(shí)用案例和寶貴經(jīng)驗(yàn)。
（轉(zhuǎn)載）
